bab ii tinjauan pustaka

6
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 DESKRIPSI TANAH GAMBUT
Tanah gambut mempunyai ciri yang khas yaitu mengandung serat-serat
organik tinggi, bewarna coklat sampai hitam (ASTM D2488). Tanah gambut
merupakan campuran fragmen organik, berasal dari vegetasi yang telah berubah
dan memfosil secara kimiawi. Terlihat secara mendetail struktur mikro dengan
ruang pori besar sehingga dapat dimengerti bahwa kandungan air dan
kompresibilitas tanah tersebut tinggi. Gambut yang ada di bawah permukaan
mempunyai daya mampat yang tinggi dibandingkan dengan mineral tanah pada
umumnya. Istilah tanah gambut hanya berhubungan dengan bahan organik berasal
dari proses geologi selain batubara. Terbentuk dari tumbuh-tumbuhan yang telah
mati, berada didalam air dan hampir tidak ada udara didalamnya, terjadi dirawarawa dan mempunyai kadar abu tidak lebih 25% berat kering, dengan demikian
rawa merupakan tempat pembentukan tanah gambut, dipengaruhi oleh iklim,
hujan, peristiwa pasang surut, jenis vegetasi rawa, topografi serta beberapa aspek
geologi serta hidrologi daerah setempat (ASTM D2607).
Tanah gambut (peat soil) diketahui sebagai tanah yang mempunyai
karakteristik sangat berbeda, jika dibandingkan dengan tanah lempung. Perbedaan
ini terlihat jelas pada sifat fisik dan sifat teknisnya. Secara fisik tanah gambut
dikenal sebagai tanah yang mempunyai kandungan bahan organik dan kadar air
yang sangat tinggi, angka pori yang besar, dan adanya serat-serat, sedangkan
secara teknis yang sangat penting untuk tanah gambut adalah pemampatan yang
tinggi, terjadinya pemampatan primer yang singkat, adanya pemampatan akibat
creep (pamampatan yang terjadi pada tekanan efektif yang konstan), dan
kemampuan mendukung beban yang rendah (Panjaitan, 2013) Pada Gambar 2.1
dapat dilihat contoh tekstur tanah gambut.
6
7
Gambar 2.1 Tekstur Tanah Gambut
Sumber : Panjaitan, 2013
Terjadinya peningkatan nilai yang ekstrim pada tanah gambut disebabkan
reaksi pengikatan partikel-partikel tanah yang dapat menyebabkan penggumpalan
(flokuasi) paling efektif terjadi di antara rentang-rentang tersebut. Untuk kondisi
soaked maka hal ini dapat menyebabkan partikel-partikel yang telah tergumpal
bisa pecah kembali sehingga nilai CBRnya pun jadi lebih kecil dan peningkatan
nilai esktrimnya juga berbeda dengan kondisi unsoaked.
Tanah gambut mengandung unsur karbon (C) kira-kira 58%, unsur H kirakira 5,5%, unsur O sebesar 34,5% dan unsur N sebesar 2%. Reaksi pengikatan
partikel dan pengisian pori-pori gambut juga mempengaruhi nilai potensi
swelling. Penurunan nilai swelling paling besar yang terjadi sebenarnya bukan
karena semakin banyaknya kadar PC-V yang ditambahkan, namun akibat semakin
lamanya masa peram.
Pencampuran dengan PC-V 10% untuk masa peram 1 hari dan 4 hari
menyebabkan penurunan nilai potensi swelling sebesar 0,47 %, sedangkan pada
penambahan kadar PC-V antara 10 % dan 30% untuk masa peram 1 hari terjadi
penurunan potensi swelling hanya sebesar 0,35%. Hal itu menunjukkan bahwa
semakin lama masa peram maka terisinya pori–pori mikro maupun makro gambut
oleh gel ikat dari reaksi pasta semen akan semakin merata. (Ilyas dkk, 2008).
Berdasarkan penelitian yang dilakukan oleh ilyas dkk, maka penulis melakukan
penelitian kali ini dengan mengubah bahan campuran semen menjadi abu sekam
padi dengan sampel tanah yang sama yaitu gambut kemudian dilakukan uji
triaxial.
8
2.2 ABU SEKAM PADI
Abu hasil pembakaran sekam padi, yang pada hakikatnya hanyalah limbah,
ternyata merupakan sumber silika/karbon yang cukup tinggi. Pirolisis lebih lanjut
dari hasil pembakaran sekam padi menunjukkan bahwa kandungan SiO2 mencapai
80 - 90% serta 15% berat abu akan diperoleh dari total berat sekam padi yang
dibakar. Salah satu upaya pemanfaatan abu sekam padi yang telah banyak dicoba
adalah mereaksikannya dengan larutan NaOH untuk menghasilkan natrium silikat
yang luas penggunaannya dalam industri, seperti sebagai bahan filler dalam
pembuatan sabun dan detergen, bahan perekat (adhesive), dan jeli silika (silica
gel) (Wanadri, 1999).
2.2.1 Sifat Kimiawi Abu Sekam
Penelitian serupa yang dilakukan yaitu melakukan penelitian sekam padi
jenis C-4. Pembakaran pada suhu sedang (500°C) selama 105 menit dengan
menggunakan Mufle Furnace dapat dicapai kandungan silica amorf optimum
sebesar 90,16% dan sebesar 85,40% dengan tungku sederhana. Unsure silika
(SiO2) dalam abu sekam padi akan bereaksi dengan Ca(OH)2 sisa, setelah 28 hari
dan antara 0 sampai 28 hari hanya bereaksi sebagai filler/pengisi (Priyosulisiyo
dkk, 1998).
Abu sekam padi yang dihasilkan dari pembakaran sekam padi pada suhu
400°C-500°C akan menjadi silica armophorus dan pada suhu lebih besar dari
1000°C akan menjadi silica kristalin. Perhitungan pembentukan tipe mineral atau
fasa senyawa abu sekam padi menunjukan bahwa abu sekam padi yang dibuat
tidak memiliki fasa senyawa alite (C3S) dan balite (C2S) maka abu sekam padi
tidak dapat digolongkan sebagai matriks dalam pengertian semen. Namun, karena
mengandung silika yang tinggi maka dapat dijadikan sebagai pengganti sebagian
matriks semen. Matriks semen hidrolik jika bereaksi dengan air akan
menghasilkan kalsium silikat hidrat (CSH) primer dan kalsium hidroksida (CH).
Pembentukan CSH dan CH dalam proses hidrasi dikendalikan oleh hidrasi C3S
dan C2S menghasulkan CSH dan CH yang berbeda. Jumlah CH yang dihasilkan
dari proses hidrasi C3S tiga kali lebih banyak dari C2S. CH yang terbentuk pada
9
proses hidrasi berbentuk hexagonal dan menempati 20-25% volume pasta semen,
tetapi tidak memberikan konstribusi kekuatan pada semen. Sedangkan CSH
merupakan gel kaku yang tersusun oleh partikel-partikel sangat kecil dengan
susunan lapisan yang cenderung membentuk formasi agregat yang akan
memberikan kekuatan pada semen (Bakri, 2008).
Reaksi kimia antar trikalsium silikat (C 3S) dikalsium silikat (C2S) dan air
menghasilkan reaksi C3S2H2 + Ca (OH)2 + Kalor. Hasil utama dari reaksi tersebut
yaitu C3S2H2 atau C-S-H yang biasa disebut tobemont, terbentuknya gel (gelatin)
yang dapat mengkristal, sedangkan Ca(OH)2 diragukan sumbangannya pada
pengerasan semen. Dalam jangka panjang komponen ini cenderung melemahkan.
Pemakaian bahan tambah seperti abu sekam padi yang banyak mengandung silika
kadar tinggi dapat mengikat Ca(OH)2 sehingga membentuk komponen C-S-H gel
baru yang cenderung meningkatkan kekuatan reaksi (Priyosulistyo, dkk, 1999).
2.2.2 Abu Sekam Padi pada Metoda Campuran
Beberapa pengujian telah dilakukan dengan menggunakan campuran abu
sekam padi. Diantaranya pengujiannya terhadap material rancangan campuran
yang dilakukan adalah dengan penambahan abu sekam padi dan dengan semen
pada perbandingan semen dua bagian dan abu sekam satu bagian, yaitu
penambahan kadar RHA sebanyak 6 %, 9 %, dan 12 % dari berat tanah. Setiap
masing-masing rancangan diperam (curring time) selama 28 hari, dilakukan pada
dua kondisi, yaitu: direndam selama 4 hari (soaked) dan tanpa rendaman
(unsoaked). Penambahan bahan additive berpengaruh terhadap kekuatan
campuran tersebut, hal ini dapat dilihat dari nilai CBR yang dihasilkan. Kadar abu
sekam padi yang ditambahkan dalam setiap campuran dapat meningkatkan nilai
CBR tanah campuran tersebut dibandingkan dengan nilai CBR tanah asli.
Peningkatan nilai CBR disebabkan karena semakin rapat partikel tanah akibat
ikatan dari bahan additive, sehingga butiran-butiran tanah semakin padat dan
keras. Hal ini disebabkan gradasi abu sekam padi yang berupa serat kasar
mengandung senyawa silika yang sangat sedikit. Dari hasil pengujian dengan
menggunakan sampel tanah lempung didapat penambahan abu sekam padi hanya
10
efektif pada kadar 6 % dan akan menurun pada penambahan abu sekam yang lebih
besar. Hal ini disebabkan abu sekam padi tidak berfungsi mengikat partikel tanah
sehingga tidak terjadi sementasi senyawa kimiawi secara penuh. Abu sekam padi
hanya berfungsi mengisi ruang-ruang pori diantara partikel-partikel tanah
lempung, atau hanya merupakan perbaikan gradasi. Selain itu, semakin banyak
abu sekam, maka pengikatan air oleh abu sekam padi akan semakin besar,
sehingga tidak terjadi kondisi kadar air optimum, yang mengakibatkan penurunan
kepadatan dan nilai CBR tanah campuran tersebut (Adha, 2011).
Pengaruh abu sekam terhadap proses stabilisasi tanah lempung, abu sekam
dapat mengurangi kembang susut dari tanah lempung dengan melihat penurunan
indeks plastis-nya dari 41,25% menjadi 0,96% pada kadar abu sekam 12-12,5 %,
nilai CBR tanah meningkat dari 3,03% menjadi 16,3% pada kadar abu sekam 612.5%, friksi internalnya meningkat dari 5,36 menjadi 23,85, kohesi tanahnya
meningkat dari 54,32 kN/m2 menjadi 157,19 kN/m2, peningkatan parameter geser
akibat CBR menjadi 4.131 kN/m2 dari yang sebelumnya 391,12 kN/m2, pada
kadar abu sekam 6-10%, penurunan konsolidasi mengecil, yaitu dari 0,03 menjadi
0,006 (Muntohar dan Hantoro, 2001).
2.3 DAYA DUKUNG TANAH
2.3.1 Penurunan Pondasi
Secara umum daya dukung tanah akibat beban tertentu dengan parameter
tanah yang sama secara teoritis menunjukkan hasil yang berbeda-beda pada setiap
jenis pondasi. Berdasarkan penelitian, dapat dibandingkan hasil pengujian
penurunan beban di lapangan dengan menggunakan pemodelan program Plaxis
Versi 8.2 menunjukkan hasil yang berbeda, dimana besar penurunan dengan
plaxis sebesar 0,115 .10-3 m, sedangkan penurunan di lapangan terhadap waktu
sebesar 1 cm.
Penurunan pada pondasi raft-pile dengan menggunakan program
Plaxis Versi 8.2 menunjukkan penurunan yang mengakibatkan kondisi pada tanah
mengalami keruntuhan yang tidak stabil (collapse). Hal ini disebabkan gaya geser
yang diterima pada pondasi lebih besar dibandingkan kuat geser tanahnya.
Penurunan beban berdasarkan grafik, menunjukkan bahwa nilai penurunan
11
maksimum pada pondasi raft-pile terjadi pada qult 970 kg. Nilai ini lebih besar
dibandingkan dengan nilai qult dari perhitungan secara teoritis yang didapat
sebesar 280 kg. Besarnya penurunan pada pondasi raft-pile dengan Plaxis terjadi
sebesar 0,115 . 10-3 m dengan beban sebesar 242,42 kN/m2 (Shabrina, 2011).
2.3.2 Pondasi dengan Program Plaxis Versi 8.2
Metode elemen hingga didasari prinsip membagi atau diskretisasi dari suatu
kontinum, di mana kontinum tersebut dapat berupa sistem struktur, massa ataupun
benda padat lainnya yang akan dianalisis. Pembagian dalam metode ini untuk
membagi suatu benda menjadi elemen yang lebih kecil, sehingga mudah untuk
dianalisis. Dengan adanya pembagian tersebut maka suatu sistem yang memiliki
derajat kebebasan tak terhingga dapat didekati menjadi suatu sistem yang
memiliki derajat kebebasan berhingga. Metode perhitungan daya dukung tanah
Terzaghi memberikan selisih nilai yang mendekati dengan hasil pemodelan
menggunakan program Plaxis (Nusantara, 2014). Angka keamanan yang dihitung
dalam program Plaxis disajikan dalam bentuk kurva ∑Msf vs discplacement yang
terdapat pada modul load displacement curves untuk titik-titik refrensi yang telah
dimasukan pada input data. Untuk menghitung angka keamanan, digunakan
modul load displacement number of steps dengan memasukan increment MSF.
Pada kondisi runtuh, angka keamanan sama dengan MSF.
2.4 REFERENSI PENELITIAN YANG TELAH DILAKUKAN
Berdasarkan
tinjauan
yang
dilakukan
pada
penelitian-penelitian
sebelumnya, penulis melakukan penelitian yang berbeda dengan penelitian
terdahulu. Penelitian terlebih dahulu dilakukan pengujian unsur kimia untuk abu
sekam dan tanah gambut, kemudian mencari kadar air optimum tanah gambut
dengan pengujian proctor standar. Setelah didapatkan kadar air optimum baru
dilakukan pencampuran dengan campuran abu sekam padi. Kadar campuran yang
akan digunakan yaitu sebanyak 5%, 8%, 11% dan 15%. Pengujian triaxial
dilakukan juga untuk sampel tanah gambut tanpa campuran abu sekam. Sampel
benda uji dibuat dengan bentuk silinder berlapiskan membran dan dilakukan
12
curring terlebih dahulu selama 1, 3 dan 7 hari sebelum dilakukan pengujian
triaxial. Setelah didapat data parameter tanah maka dilakukan perhitungan daya
dukung pondasi dangkal untuk mencari penurunan yang terjadi dengan
menggunakan proram Plaxis versi 8.2.
Berdasarkan penjelasan sebelumnya, penelitian-penelitian yang telah
dilakukan dirangkum pada Tabel 2.1 berikut ini,
Tabel 2.1 Refrensi yang Telah Dilakukan (1 dari 3)
Penelitian Terdahulu
Peneliti
Variabel Penelitian
Panjaitan
Hasil penelitian yang didapat tanah gambut yang diteliti dapat
(2013)
diklasifikasikan sebagai tanah gambut dengan kadar abu tinggi
berserat. Nilai sudut geser tanah gambut dan cohesi Muara Batang
Toru mengalami peningkatan terbesar terjadi pada pembebanan 25
kg dengan waktu pembebanan 7 hari. Peningkatan nilai sudut
geser dalam dan juga nilai kohesi tanah gambut terjadi akibat
tanah yang semakin mampat serta kandungan serat pada tanah
gambut tersebut. Dengan meningkatnya nilai kuat geser maka
daya dukung tanah gambut tersebut semakin meningkat.
Ilyas,
Tanah gambut Kalimantan ini merupakan tanah dengan kadar
Rahayu, dan
organik sangat tinggi hingga mencapai 92,33 % dengan pH =
Arifin
3,30. Uji XRD hanya menemukan mineral kuarsa (Alpha Quartz)
(2008)
dalam jumlah kecil di antara material- material amorphe. Senyawa
baru yang dihasilkan akibat reaksi semen hanyalah portlandite
Ca(OH)2 dan gel CSH.
Wanadri
Pirolisis lebih lanjut dari hasil pembakaran sekam padi
(1999)
menunjukkan bahwa kandungan SiO2 mencapai 80 - 90% serta
15% berat abu akan diperoleh dari total berat sekam padi yang
dibakar.
13
Tabel 2.1 Lanjutan Refrensi yang Telah Dilakukan (2 dari 3)
Peneliti
Variabel Penelitian
Bakri
Hasil penelitian menunjukan abu sekam padi tidak dapat
(2008)
digolongkan sebagai matriks semen karena tidak mengandung
C3S dan C2S tetapi dapat digunakan sebagai pengganti sebagian
semen untuk menghasilkan CSH sekunder dalam pembuatan
komposit semen.
Priyosulistyo
dkk (1999)
Reaksi kimia antar trikalsium silikat (C 3S) dikalsium silikat
(C2S) dan air menghasilkan reaksi C3S2H2 + Ca (OH)2 + Kalor.
Pemakaian bahan tambah seperti abu sekam padi yang banyak
mengandung silika kadar tinggi dapat mengikat Ca(OH) 2
sehingga membentuk komponen C-S-H gel baru yang cenderung
meningkatkan kekuatan reaksi.
Idharmahadi
Hasil penelitian didapatkan simpulan berikut ini, kadar campuran
Adha
effektif pada abu sekam padi hanya effektif pada kadar 6% untuk
(2011)
memperbaiki sifat-sifat tanah dan meningkatkan daya dukung
tanah yang distabilisasi. Abu sekam dapat dimanfaatkan sebagai
pengganti sebagian semen sebagai material additive untuk
stabilitas tanah.
Muntohar dan
Pengaruh abu sekam terhadap proses stabilisasi tanah lempung,
Hantoro
abu sekam dapat mengurangi kembang susut dari tanah lempung
(2001)
dengan melihat penurunan indeks plastis-nya dari 41,25%
menjadi 0,96% pada kadar abu sekam 12-12,5 %, nilai CBR
tanah meningkat dari 3,03% menjadi 16,3% pada kadar abu
sekam 6-12.5, kohesi tanahnya meningkat dari 54.32 kN/m 2
menjadi 157,19 kN/m2.
14
Tabel 2.1 Lanjutan Refrensi yang Telah Dilakukan (3 dari 3)
Peneliti
Variabel Penelitian
Shabrina
Secara umum daya dukung tanah akibat beban tertentu dengan
(2011)
parameter tanah yang sama secara teoritis menunjukkan hasil
yang berbeda-beda pada setiap jenis pondasi.
Besarnya
penurunan pada pondasi raft-pile dengan metode Plaxis terjadi
sebesar 0,0115 . 10-3 m, sedangkan penurunan di lapangan
terhadap waktu sebesar 1 cm dengan beban sebesar 242,42 kN/m2
Nusantara,
Metode perhitungan daya dukung tanah Terzaghi memberikan
(2014)
selisih
nilai
yang
mendekati
menggunakan program Plaxis
dengan
hasil
pemodelan